JP6278665B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、カートリッジが着脱可能な画像形成装置に関する。

ここで、画像形成装置とは電子写真画像形成方式を用いて記録媒体に画像を形成するものである。画像形成装置の例としては、電子写真複写機、電子写真プリンタ（ＬＥＤプリンタ、レーザービームプリンター等）、電子写真ファクシミリ装置及び電子写真ワードプロセッサなどが含まれる。また、カートリッジとは、像担持体である感光体ドラムや、この感光体ドラムに作用するプロセス（現像剤担持体等）を画像形成装置本体に対して取り外し可能に装着されるものである。また、画像形成装置本体とは、カートリッジを除いた画像形成装置部分である。

従来、電子写真画像形成プロセスを用いた画像形成装置においては、感光体ドラム及び感光体ドラムに作用するプロセス手段を一体的にカートリッジ化する。そして、このカートリッジを画像形成装置の画像形成装置本体に着脱可能とするプロセスカートリッジ方式が採用されている。

このプロセスカートリッジ方式によれば、画像形成装置のメンテナンスをサービスマンによらず使用者自身で行うことができるので、格段に操作性を向上させることができた。

このようなプロセスカートリッジの着脱の構成に関しては、支持部材に乗せられたプロセスカートリッジを引き出して、プロセスカートリッジを着脱する方式がある。（たとえば、特許文献１）

特開２００６−１８４９０１号公報

しかしながら、この方式において、近年さらなるプロセスカートリッジの高寿命化、トナーの大容量化が求められており、画像形成装置の小型化との両立が課題である。これに対して、画像形成装置内の構成要素の配置の最適化を行っている。ここで、とくに複数のプロセスカートリッジを用いるフルカラー画像形成装置においては、大きな容積を占めるプロセスカートリッジを隙間なく高密度に配置して、プロセスカートリッジの大容量化と画像形成装置の小型化を両立させている。その際に、プロセスカートリッジは画像形成装置内に高密度に配置されているため、着脱等のユーザビリティの低下が懸念され、さらなる小型化に対して制約となる場合がある。

本発明は上記従来例をさらに改善するものであり、その目的は、カートリッジを大容量化し、画像形成装置の小型化を実現しつつ、カートリッジの着脱操作におけるユーザビリティを向上させた画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために本願発明は、記録媒体に画像を形成する画像形成装置において、
複数のカートリッジを支持して、前記画像形成装置の装置本体の内側に位置する内側位置と、前記装置本体の外側に位置する外側位置との間を移動可能な支持部材であって、前記内側位置から前記外側位置へ引き出す引き出し方向において、前記複数のカートリッジを並んで支持し、前記外側位置において前記複数のカートリッジを着脱可能な支持部材と、
を有し、
前記複数のカートリッジのうち、前記引き出し方向において前記支持部材の最も下流側に支持されたカートリッジを第一のカートリッジ、前記複数のカートリッジのうち、前記引き出し方向において前記第一のカートリッジの上流側に隣接して支持されたカートリッジを第二のカートリッジ、前記複数のカートリッジのうち、前記引き出し方向において前記第二のカートリッジの上流側に隣接して支持されたカートリッジを第三のカートリッジとし、
前記支持部材が前記第一、第二、第三のカートリッジを支持した状態において、前記第一のカートリッジは、前記第二のカートリッジおよび第三のカートリッジよりも、前記引き出し方向および前記カートリッジの長手方向と直交する方向に関する幅が大きく、且つ、前記第一のカートリッジは、前記第二のカートリッジおよび第三のカートリッジよりも、前記直交する方向に関する前記支持部材からの突出量が大きく、
前記支持部材が前記第一、第二、第三のカートリッジを支持している時、前記直交する方向から見ると、前記カートリッジを前記支持部材に装着する装着方向において前記第一のカートリッジの上流側の部分と前記第二のカートリッジの下流側の部分が重なり、前記第二のカートリッジの上流側の部分と前記第三のカートリッジの下流側の部分が重なり、前記第一のカートリッジと前記第二のカートリッジとの重なり量は、前記第二のカートリッジと前記第三のカートリッジとの重なり量よりも大きいことを特徴とする画像形成装置である。

以上説明したように、本発明によれば、大容量のカートリッジを高密度に配置して画像形成装置の小型化を実現し、カートリッジの装着時のユーザビリティを向上させることができる。

第一実施例に係るプロセスカートリッジと支持部材の側面図である。 第一実施例に係る画像形成装置の断面概略図である。 第一実施例に係るプロセスカートリッジの断面図である。 第一実施例に係るプロセスカートリッジの分解斜視図である。 第一実施例に係るプロセスカートリッジの分解斜視図である。 第一実施例に係る画像形成装置の断面概略図である。 第一実施例に係る画像形成装置の断面概略図である。 第一実施例に係るプロセスカートリッジと支持部材の側面図である。 第二実施例に係る画像形成装置の断面概略図である。 第二実施例に係る画像形成装置の断面概略図である。 従来の実施形態に係るプロセスカートリッジの断面図である。

以下に、図面および実施例を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の機能、材質、形状、その相対配置などは、特定の記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。また、以下の説明で一度説明した部材についての機能、材質、形状などは、特に改めて記載しない限りは初めの説明と同様のものである。

以下、本発明の第１の実施例について図を用いて説明する。

なお、以下の実施形態では画像形成装置として、４個のプロセスカートリッジが着脱可能な画像形成装置を例示している。

なお、前記画像形成装置に装着するプロセスカートリッジの個数はこれに限定されるものではない。必要に応じて適宜設定されるものである。

また、以下説明する実施形態では、画像形成装置の一態様としてプリンタを例示している。

［画像形成装置の概略構成］
図２は本発明の実施形態における画像形成装置１の断面概略図である。また、図３は本発明の実施形態におけるプロセスカートリッジ（以下カートリッジという）Ｐの断面図である。また、図４は本発明の実施形態におけるカートリッジＰを感光体ドラム４の軸方向（以下長手方向と呼ぶ）の一端側である駆動側からみた分解斜視図である。また、図５は本発明の実施形態におけるカートリッジＰを長手方向の他端側である非駆動側からみた分解斜視図である。

この画像形成装置１は、電子写真プロセスを用いた４色フルカラーレーザプリンタであり、記録媒体Ｓにカラー画像形成を行う。画像形成装置１はカートリッジを画像形成装置本体２に取り外し可能に装着して、記録媒体Ｓにカラー画像を形成するものである。

ここで、画像形成装置１に関して、前ドア３を設けた側を正面（前面）、正面と反対側の面を背面（後面）とする。また、画像形成装置１を正面から見て右側を駆動側、左側を非駆動側と称す。図２は画像形成装置１を非駆動側から見た断面図であり、紙面手前が画像形成装置１の非駆動側、紙面右側が画像形成装置１の正面、紙面奥側が画像形成装置１の駆動側となる。

画像形成装置本体２には第１のカートリッジＰＹ、第２のカートリッジＰＭ、第３のカートリッジＰＣ、第４のカートリッジＰＫの４つのカートリッジＰ（ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫ）が水平方向に配置されている。

第１〜第４の各カートリッジＰ（ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫ）は、それぞれ同様の電子写真プロセス機構を有しており、現像剤（以下トナーと称す）の色が各々異なるものである。第１〜第４のカートリッジＰ（ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫ）には画像形成装置本体２の駆動出力部（不図示）から回転駆動力が伝達される。

また、第１〜第４の各カートリッジＰ（ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫ）には画像形成装置本体２からバイアス電圧（帯電バイアス、現像バイアス等）が供給される（不図示）。

図３に示すように、本実施例の第１〜第４の各カートリッジＰ（ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫ）は、感光体ドラム４と、この感光体ドラム４に作用するプロセス手段としての帯電手段及びクリーニング手段を備えたドラムユニット８を有する。

また、第１〜第４の各カートリッジＰ（ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫ）は、感光体ドラム４上の静電潜像を現像する現像手段を備えた現像ユニット９を有する。

ドラムユニット８と現像ユニット９は互いに結合されている。カートリッジＰのより具体的な構成については後述する。

第１のカートリッジＰＹは、現像容器２９内にイエロー（Ｙ）のトナーを収容しており、感光体ドラム４の表面にイエロー色のトナー像を形成する。

第２のカートリッジＰＭは、現像容器２９内にマゼンタ（Ｍ）のトナーを収容しており、感光体ドラム４の表面にマゼンタ色のトナー像を形成する。

第３のカートリッジＰＣは、現像容器２９内にシアン（Ｃ）のトナーを収容しており、感光体ドラム４の表面にシアン色のトナー像を形成する。

第４のカートリッジＰＫは、現像容器２９内にブラック（Ｋ）のトナーを収容しており、感光体ドラム４の表面にブラック色のトナー像を形成する。

第１〜第４のカートリッジＰ（ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫ）の上方には、露光手段としてのレーザスキャナユニットＬＢが設けられている。このレーザスキャナユニットＬＢは、画像情報に対応してレーザ光Ｚを出力する。そして、レーザ光Ｚは、カートリッジＰの露光窓部３０を通過して感光体ドラム４の表面を走査露光する。

第１〜第４のカートリッジＰ（ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫ）の下方には、転写部材としての中間転写ベルトユニット１１を設けている。この中間転写ベルトユニット１１は、駆動ローラ１３、ターンローラ１４、テンションローラ１５を有し、可撓性を有する転写ベルト１２を掛け渡している。

第１〜第４の各カートリッジＰ（ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫ）の感光体ドラム４は、その下面が転写ベルト１２の上面に接している。その接触部が一次転写部である。転写ベルト１２の内側には、感光体ドラム４に対向させて一次転写ローラ１６を設けている。

ターンローラ１４には転写ベルト１２を介して二次転写ローラ１７を当接させている。転写ベルト１２と二次転写ローラ１７の接触部が二次転写部である。

中間転写ベルトユニット１１の下方には、給送ユニット１８を設けている。この給送ユニット１８は、記録媒体Ｓを積載して収容した給紙トレイ１９、給紙ローラ２０を有する。

図２における画像形成装置本体２内の左上方には、定着ユニット２１と、排出ユニット２２を設けている。画像形成装置本体２の上面は排出トレイ２３としている。

記録媒体Ｓは前記定着ユニット２１に設けられた定着手段によりトナー像が定着され、前記排出トレイ２３へ排出される。

［画像形成動作］
フルカラー画像を形成するための動作は次のとおりである。

第１〜第４の各カートリッジＰ（ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫ）の感光体ドラム４が所定の速度で回転駆動される（図３矢印Ａ方向、図２において反時計回り）。

転写ベルト１２も感光体ドラムの回転に順方向（図２矢印Ｃ方向）に感光体ドラム４の速度に対応した速度で回転駆動される。

レーザスキャナユニットＬＢも駆動される。レーザスキャナユニットＬＢの駆動に同期して、各カートリッジにおいて帯電ローラ５が感光体ドラム４の表面を所定の極性、電位に一様に帯電する。レーザスキャナユニットＬＢは各感光体ドラム４の表面を各色の画像信号に応じてレーザ光Ｚで走査露光する。

これにより、各感光体ドラム４の表面に対応色の画像信号に応じた静電潜像が形成される。形成された静電潜像は、所定の速度で回転駆動（図３矢印Ｂ方向、図２において時計回り）される現像ローラ６により現像される。

前記のような電子写真画像形成プロセス動作により、第１のカートリッジＰＹの感光体ドラム４にはフルカラー画像のイエロー成分に対応するイエロー色のトナー像が形成される。そして、そのトナー像が転写ベルト１２上に一次転写される。

同様に第２のカートリッジＰＭの感光体ドラム４にはフルカラー画像のマゼンタ成分に対応するマゼンタ色トナー像が形成される。そして、そのトナー像が、転写ベルト１２上にすでに転写されているイエロー色のトナー像に重畳されて一次転写される。

同様に第３のカートリッジＰＣの感光体ドラム４にはフルカラー画像のシアン成分に対応するシアン色トナー像が形成される。そして、そのトナー像が、転写ベルト１２上にすでに転写されているイエロー色、マゼンタ色のトナー像に重畳されて一次転写される。

同様に第４のカートリッジＰＫの感光体ドラム４にはフルカラー画像のブラック成分に対応するブラック色トナー像が形成される。そして、そのトナー像が、転写ベルト１２上にすでに転写されているイエロー色、マゼンタ色、シアン色のトナー像に重畳されて１次転写される。

このようにして、転写ベルト１２上にイエロー色、マゼンタ色、シアン色、ブラック色の４色フルカラーの未定着トナー像が形成される。

一方、所定の制御タイミングで記録媒体Ｓが１枚ずつ分離されて給送される。その記録媒体Ｓは、所定の制御タイミングで二次転写ローラ１７と転写ベルト１２との当接部である二次転写部に導入される。

これにより、記録媒体Ｓが前記二次転写部へ搬送されていく過程で、転写ベルト１２上の４色重畳のトナー像が記録媒体Ｓの面に順次に一括転写される。

［プロセスカートリッジの全体構成］
本実施例において、第１から第４のカートリッジＰ（ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫ）は、同様の電子写真プロセス機構を有し、収容されているトナーの色やトナーの充填量が各々異なるものである。

カートリッジＰは、感光体ドラム４（４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ）と、感光体ドラム４に作用するプロセス手段（帯電手段、現像手段、クリーニング手段）を備えている。帯電手段は、感光体ドラム４を帯電させる帯電ローラ５である。また、現像手段は、感光体ドラム４に形成された潜像を現像する現像ローラ６である。更に、クリーニング手段は、感光体ドラム４の表面に残留する残留トナーを除去するためのクリーニングブレード７がある。そして、カートリッジＰは、ドラムユニット８（８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋ）と現像ユニット９（９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋ）とに分かれている。

［ドラムユニットの構成］
図３、図４、図５に示すように、ドラムユニット８は、感光体ドラム４、帯電ローラ５、クリーニングブレード７、クリーニング容器２６、廃トナー収容部２７で構成される。感光体ドラム４は、カートリッジＰの長手方向両端に設けられた一端側カートリッジカバー部材２４、他端側カートリッジカバー部材２５により回転自在に支持されている。一端側カートリッジカバー部材２４と他端側カートリッジカバー部材２５については後述する。また、図４に示すように、感光体ドラム４の長手方向の一端側には、感光体ドラム４に駆動力を伝達するためのカップリング部材４ａが設けられている。カップリング部材４ａは、画像形成装置本体２のドラム駆動出力部としてのカップリング（不図示）と係合し、画像形成装置本体２の駆動モータ（不図示）の駆動力が感光体ドラム４に伝達される。帯電ローラ５は、感光体ドラム４に対し接触して従動回転できるように、クリーニング容器２６に支持されている。また、クリーニングブレード７は、感光体ドラム４の周表面に所定の圧力で当接するように、クリーニング容器２６に支持されている。クリーニングブレード７により感光体ドラム４の周面から除去された転写残トナーは、クリーニング容器２６内の廃トナー収容部２７に収納される。

［現像ユニットの構成］
現像ユニット９は、図３に示すように、現像ローラ６、現像ブレード３１、現像容器２９などで構成されている。現像容器２９は、現像ローラ６に供給するトナーを収納するトナー収容部４９（４９Ｙ、４９Ｍ、４９Ｃ、４９Ｋ）、および、現像ローラ６周面のトナーの層厚を規制する現像ブレード３１を有する。なお本実施例においては、カートリッジＰＫのトナー収容部４９Ｋは、他のカートリッジＰＹ、ＰＭ、ＰＣのトナー収容部４９Ｙ、４９Ｍ、４９Ｃよりも大きく構成されている。現像ブレード３１は厚さ０．１ｍｍ程度のシート状金属である薄板板金３１ａを、Ｌ字断面を有する金属材料であるベース板金３１ｂに溶接等で取り付けたものである。現像ブレード３１は長手方向一端側と他端側の二箇所を、固定ビス３１ｃにて現像容器２９に取り付けられる。現像ローラ６は金属材料の芯金６ａとゴム部６ｂから構成されている。現像ローラ６は現像容器２９の長手方向両端に取り付けられた不図示の軸受側板によって、回転可能に支持されている。また、図４に示すように、現像ユニット９の長手方向の一端側には、現像ユニット９に駆動力を伝達するための現像入力カップリング７４が設けられている。現像入力カップリング７４は、画像形成装置本体２の現像駆動出力部としてのカップリング（不図示）と係合し、画像形成装置本体２の駆動モータ（不図示）の駆動力が現像ユニット９に入力される。現像ユニット９に入力された駆動力は、現像ユニット９内に設けられた不図示の駆動列によって、伝達されることで、現像ローラ６を図３の矢印Ｂ方向に回転させることが可能である。現像ユニット９の長手方向一端側には、現像入力カップリング７４や不図示の駆動列を支持、カバーする現像カバー部材３２が設けられている。

［ドラムユニットと現像ユニットの組立］
図４、図５を用いて、ドラムユニット８と現像ユニット９の組み付けについて説明する。ドラムユニット８と現像ユニット９は、カートリッジＰの長手方向両端に設けられたカートリッジカバー部材（図４における一端側カートリッジカバー部材２４と他端側カートリッジカバー部材２５）によって結合される。カートリッジＰの長手方向一端側に設けられた一端側カートリッジカバー部材２４（２４Ｙ、２４Ｍ、２４Ｃ、２４Ｋ）には、現像ユニット９を揺動（移動）可能に支持するための、支持穴部２４ａが設けられている。また、カートリッジＰの長手方向他端側に設けられた他端側カートリッジカバー部材２５（２５Ｙ、２５Ｍ、２５Ｃ、２５Ｋ）には、現像ユニット９を揺動（移動）可能に支持するための、支持穴部２５ａが設けられている。さらに、一端側カートリッジカバー部材２４と他端側カートリッジカバー部材２５には、感光体ドラム４ａを回転可能に支持するための支持穴部２４ｄ、２５ｄが設けられている。ここで、一端側では一端側カートリッジカバー部材２４の支持穴部２４ａに現像カバー部材３２の円筒部３２ｂの外径部を嵌合させる。他端側では他端側カートリッジカバー部材２５の支持穴部２５ａに、現像容器２９から突出して設けられた突出部２９ｂを嵌合させる。さらに、感光体ドラム４の長手方向両端を一端側カートリッジカバー部材２４の支持穴部２４ｄと他端側カートリッジカバー部材２５の支持穴部２５ｄに嵌合させる。そして、一端側カートリッジカバー部材２４と他端側カートリッジカバー部材２５は不図示のビス、接着等により、ドラムユニット８に固定する。これにより、現像ユニット９は、ドラムユニット８と一端側カートリッジカバー部材２４と他端側カートリッジカバー部材２５に対して回転可能に支持され、画像形成時に現像ローラ６は感光体ドラム４に作用する位置に位置決め可能である。一端側カートリッジカバー部材２４の支持穴部２４ａと他端側カートリッジカバー部材２５の支持穴部２５ａとを結んだ軸線であり、現像ユニット９の回転中心を、揺動軸Ｘおよび揺動中心Ｘと称す。ここで、一端側の現像カバー部材３２の円筒部３２ｂは現像入力カップリング７４と同軸である。すなわち現像ユニット９は、その揺動中心Ｘにおいて画像形成装置本体２より駆動力を伝達される構成である。

ここで、カートリッジＰＫは、ほかのカートリッジＰＹ、ＰＭ、ＰＣより大きなトナー収容部４９Ｋを有すると記載したように、第１から第４のカートリッジは全てが同じ部品を使用した同一の形状とは限らない。それぞれは、トナー容量等に応じて、カートリッジＰの大きさが異なる場合がある。

［カートリッジトレイ（支持部材）の構成］
支持部材としてのカートリッジトレイ（以下トレイと称する）１０について、図２、図６および図７を用いて更に詳細に説明する。図６は感光体ドラム４が転写ベルト１２から離れた位置にある状態の画像形成装置１の断面図である。図７はトレイ１０が画像形成装置本体２の外側に位置する状態の画像形成装置１の断面図である。図６および図７に示すように、トレイ１０は、画像形成装置本体２に対して、矢印Ｄ１方向（押し込み方向）および矢印Ｄ２方向（引き出し方向）に移動可能である。すなわち、トレイ１０は画像形成装置本体２に対して引き出しおよび押し込み可能に設けられている。また、本実施例においてトレイ１０は、画像形成装置本体２が水平面上に設置された状態において、略水平方向に移動可能に構成している。さらに、トレイ１０は画像形成装置本体２の内側に位置する内側位置と、画像形成装置本体２の外側に位置する外側位置の間を移動可能である。ここで、内側位置に関し、トレイ１０は、画像形成装置本体２の内部であって、カートリッジＰを画像形成可能な位置に位置させる画像形成位置と、画像形成装置本体２の内部であって、転写ベルト１２から離れた位置との間も移動可能である。ここで、図２ではトレイ１０が画像形成位置に位置する場合を示している。また、図６ではカートリッジＰの感光体ドラム４が転写ベルト１２から離れる方向にトレイ１０が移動した位置に位置する場合を示している。また、図７ではトレイ１０が外側位置に位置する場合を示している。本実施例において、トレイ１０が画像形成装置本体２の内部であって、画像形成位置、転写ベルト１２から離れた位置およびこれらの間の位置に位置する場合を総称して内側位置と称す。また、トレイ１０は、複数のカートリッジＰが装着可能な装着部１０ａを有する（図７参照）。そして、図７に示す外側位置にトレイ１０を引き出した状態で、各カートリッジＰは、装着部１０ａに取り外し可能に装着される。カートリッジＰは一端側カートリッジカバー部材２４に設けられた係合部２４ｃ（図４参照）と、他端側カートリッジカバー部材２５に設けられた係合部２５ｃ（図５参照）を有する。前述の係合部２４ｃと係合部２５ｃが、トレイ１０の係合部１０ｃ（図７参照）と接触し、載置することによって、カートリッジＰはトレイ１０に装着される。

そして、それぞれのカートリッジＰは、装着部１０ａに配置された状態で、トレイ１０とともに画像形成装置本体２に進入する（押し込まれる）。このとき、図６に示すように、カートリッジＰは、その下方に設けられた転写ベルト１２と感光体ドラム４とが一定の距離Ｆを保った状態で移動する。これにより、カートリッジＰの感光体ドラム４が転写ベルト１２と接触することなく、トレイ１０は内側位置と外側位置の間を移動する。トレイ１０を奥まで押し込んだ状態においても、カートリッジＰは転写ベルト１２から離れた状態を保っている。その後、前ドア３を矢印Ｒ方向（図６）に閉じると、トレイ１０が矢印Ｙ２方向に移動し、カートリッジＰが画像形成装置本体２に対して位置決めされる。すなわち、トレイ１０が画像形成位置まで移動する。これにより、カートリッジＰによる画像形成が可能な状態となる。

以上のように、トレイ１０によって、複数のカートリッジＰをまとめて画像形成装置本体２内に移動させることができ、また、まとめて画像形成装置本体２の外側に引き出すことができる。

ここで、図２に示すようにカートリッジＰがトレイ１０に装着された状態において、隣り合うカートリッジＰは、トレイ１０の移動方向（Ｄ１方向またはＤ２方向）と垂直な方向（Ｙ１方向またはＹ２方向）において、一部分が重なるように配置されている。すなわち、一例を示すと、カートリッジＰＭの現像ユニット９Ｍと、カートリッジＰＹのドラムユニット８Ｙは、Ｙ１方向において、一部が重なるように配置されている。前述したように、感光体ドラム４から除去された転写残トナーは、クリーニング容器２６の廃トナー収容部２７に収納される。しかし、本実施例においてはドラムユニット８の上方の空間は、廃トナーの収容部としては使用していないため、隣のカートリッジＰの一部が使用することが可能である。したがって、ドラムユニット８の上方の空間は、隣のカートリッジＰのトナー収容部４９を配置する空間として利用することができる。図２に示すように、本実施例においては、トナー収容部４９の一部である突出収容部４９ａ（４９ａＭ、４９ａＣ、４９ａＫ）が、ドラムユニット８（８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ）の上方の空間に突出している。すなわち、トレイ１０の移動方向（矢印Ｄ１またはＤ２方向）と垂直な方向（Ｙ１またはＹ２方向）から見た際に、隣接したカートリッジＰは、クリーニング容器２６と突出トナー収容部４９ａが重なるように構成した。即ち図１に示すようにトレイ１０の移動方向において、突出収容部４９ａは、引き出し方向（Ｄ２方向）上流側に隣接するカートリッジＰＹのドラムユニット８（８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ）と、重なり量Ｌａ（ＬａＭ、ＬａＣ、ＬａＫ）だけ重なるように配置されている。

さらに、カートリッジＰの現像ユニット９の一部は、トレイ１０の引き出し方向（矢印Ｄ２方向）の上流側で隣り合うカートリッジＰのドラムユニット８よりも、鉛直上方向（矢印Ｙ１方向）において、突出量Ｌｂ（ＬｂＭ、ＬｂＣ、ＬｂＫ）だけ突出している。すなわち、一例を示すと、カートリッジＰＭの現像ユニット９Ｍの一部は、カートリッジＰＹのドラムユニット８ＹよりもＹ１方向において、突出量ＬｂＭだけ突出している。

ここで比較例として、図１１に隣接するカートリッジに対して、トレイ１０の移動方向（矢印Ｄ１またはＤ２方向）と垂直な方向から見た際に、一部分が重ならないように配置する従来のカートリッジＰ１を示す。同じ容量のトナーをトナー収容部１４９に収納するため、より高さを大きくする必要がある。したがって、従来のカートリッジＰ１に本実施例のカートリッジＰと同量のトナーをトナー収容部１４９に収納するためには、本実施例のカートリッジＰと比較して、高さをトナー収容部１４９の高さをより大きくする必要がある。以上より、本実施例のカートリッジＰでは、従来のカートリッジＰ１と比較して、カートリッジＰの高さを低く抑えながら、カートリッジＰを大容量化することが可能である。

［プロセスカートリッジの画像形成装置本体への装着］
次にカートリッジＰの画像形成装置本体２への装着について、図１および図８を用いて詳細に説明する。図１はトレイ１０にカートリッジＰが装着された状態、およびカートリッジＰを装着する前の状態を示す他端側から見た側面図である。

図７に示すように、カートリッジＰは、外側位置に引き出されたトレイ１０の装着部１０ａに装着される。本実施例においては、前述のように、トレイ１０の移動方向（矢印Ｄ１またはＤ２方向）と垂直な方向（矢印Ｙ１またはＹ２方向）において、隣り合うカートリッジＰの一部が重なるように配置されている。したがって、隣り合うカートリッジＰを干渉することなくトレイ１０に装着するために、カートリッジＰはトレイ１０の移動方向（Ｄ１またはＤ２方向）と垂直な方向（Ｙ１またはＹ２方向）から、角度θ１だけ傾斜した装着方向（Ｅ方向）に沿って装着される。ここで、カートリッジＰの現像ユニット９と、矢印Ｄ２方向の上流側で隣り合うカートリッジＰのドラムユニット８の、矢印Ｄ２方向の重なり量Ｌａは、カートリッジＰの矢印Ｅ方向の移動により変化する。すなわち、図１、図８に示すように、カートリッジＰＭの装着過程において、カートリッジＰＭの現像ユニット９Ｍが、カートリッジＰＹのドラムユニット８Ｙの鉛直上方の空間を通過する構成となっている。そして、カートリッジＰＭの現像ユニット９Ｍと、カートリッジＰＹのドラムユニット８Ｙの、矢印Ｄ２方向の重なり量ＬａＭは、カートリッジＰＭの矢印Ｅ方向の移動により徐々に減少する。これにより、トレイ１０の移動方向（Ｄ１またはＤ２方向）と垂直な方向（Ｙ１またはＹ２方向）において、隣り合うカートリッジＰの一部が重なるように配置されたカートリッジＰであっても、干渉することなくトレイ１０に装着することが可能である。なお、装着方向（矢印Ｅ方向）と逆方向にカートリッジＰを移動させることにより、隣り合うカートリッジＰを、干渉することなくトレイ１０から取り外すことが可能である。したがって、トレイ１０の引き出し方向（矢印Ｄ２方向）上流側のカートリッジＰを取り出すために、引き出し方向（矢印Ｄ２方向）下流側のカートリッジＰを先に取り出す必要がない。すなわち、突出収容部４９ａにトナーを充填することで、高さを抑えて、大容量化を実現したカートリッジＰ、およびそれを複数用いた画像形成装置１であっても、複数のカートリッジＰの着脱の順序に制約が無い。したがって、カートリッジＰを交換する際のユーザビリティを良好にすることができる。

図１、図３、図７および図８に示すように、カートリッジＰは、トレイ１０の引き出し方向（矢印Ｄ２方向）下流側に位置するドラムユニット８の上面に把持部２８（２８Ｙ、２８Ｍ、２８Ｃ、２８Ｋ）を有する。把持部２８はクリーニング容器２６と一体に形成されており、把持部２８を把持してカートリッジＰをトレイ１０に対して着脱の操作を行うことが可能である。また、図１および図８に示すように、トレイ１０はカートリッジＰを装着部１０ａ（１０ａＹ、１０ａＭ、１０ａＣ、１０ａＫ）に装着する際のガイド部１０ｂ（１０ｂＹ、１０ｂＭ、１０ｂＣ、１０ｂＫ）を有する。ガイド部１０ｂは装着方向（矢印Ｅ方向）下流側から上流側に向かって、トレイ１０の引き出し方向上流側、すなわち矢印Ｄ１方向に傾斜した面で構成される。本実施例において、ガイド部１０ｂは装着方向（矢印Ｅ方向）と略平行に設定している。一方、図４および図５に示すように、カートリッジＰは、トレイ１０に装着する際の被ガイド部２４ｂ、２５ｂを有する。被ガイド部２４ｂ、２５ｂは、装着方向（矢印Ｅ方向）の下流側から上流側に向かって、トレイ１０の引き出し方向上流側、すなわち矢印Ｄ１方向に傾斜した面で構成される。カートリッジＰの他端側について図１に示すように、本実施例においては、カートリッジＰがトレイ１０に装着された状態において、被ガイド部２５ｂはガイド部１０ｂと略平行に設定している。すなわち、被ガイド部２５ｂは装着方向（矢印Ｅ方向）とも略平行である。図１には不図示であるが、一端側についても同様に、被ガイド部２４ｂとトレイ１０のガイド部は略平行に設定している。なお、図４および図５に示すように、本実施例において、被ガイド部２４ｂ、２５ｂはカートリッジＰの長手方向両端に設けられた駆動側カートリッジカバー部材２４と非駆動側カートリッジカバー部材２５に、それぞれ一体で設けられている。

ここで、図１に示すように本実施例のカートリッジＰの長手方向（軸線方向）から見た重心Ｇの位置は、把持部２８からトレイ１０の引き出し方向上流側であるＤ１方向にずれた位置に位置するように構成されている。ここで、カートリッジＰがトレイ１０に載置された姿勢を、カートリッジＰを画像形成装置本体２の外部に置く際などの基本姿勢とする。ここで、カートリッジＰＭについて例示すると、把持部２８Ｍを把持した際には、カートリッジＰＭの重心ＧＭに作用する自重によって、把持部２８Ｍを回転中心とした回転モーメントが発生する。これにより、カートリッジＰＭはトレイ１０に装着完了した状態に対して、図１（ｂ）の矢印Ｊ方向に回転した姿勢となる。このとき、カートリッジＰＭは、把持部２８Ｍと重心ＧＭを結んだ直線Ｎが、鉛直方向と略平行となる姿勢である。

以上説明したカートリッジＰ、トレイ１０について、カートリッジＰをトレイ１０に装着するプロセスについて、図１を用いてさらに詳細に説明する。なお、カートリッジＰＭの他端側において、カートリッジＰＭをトレイ１０に装着する過程について説明する。ここで、他のカートリッジＰＹ、ＰＣ、ＰＫ、および一端側についても同様であり、その詳細な説明は省略する。

はじめに図１ｂに示すように、カートリッジＰＭをトレイ１０に装着する際に、把持部２８Ｍを把持すると、前述のようにカートリッジＰＭは矢印Ｊ方向に回転した姿勢となる。このとき、被ガイド部２５ｂＭは、ガイド部１０ｂＭに対して、相対角度θ２を有する状態となる。この姿勢において、図１に示すようにカートリッジＰＭを、ガイド部先端１０ｂ１Ｍが被ガイド部２５ｂＭに接触するように位置合わせをする。この状態より、重力を利用して被ガイド部２５ｂＭをガイド部先端１０ｂ１Ｍと滑らせてカートリッジＰＭを落とし込む。この操作によって、カートリッジＰＭは、被ガイド部２５ｂＭがガイド部１０ｂＭにならって相対角度θ２が小さくなる方向に回転しつつ装着過程が進行する。これは、カートリッジＰＭのガイド部先端１０ｂ１Ｍとの接触点を中心に、カートリッジＰＭに重心ＧＭに作用する自重による回転モーメントが矢印Ｑ方向に働くためである。カートリッジＰＭは、前記の通り回転しつつ装着過程が進行し、被ガイド部２５ｂＭがガイド部１０ｂＭと略平行となる。そして、最終的にカートリッジＰＭはトレイ１０の装着部１０ａＭに装着完了となる（図１（ａ））。したがって、ユーザは装着方向を意識することなく、はじめにガイド部１０ｂＹと被ガイド部２５ｂＹ（および２４ｂＹ）の位置合わせをするのみで、容易にカートリッジＰをトレイ１０に装着完了させることが可能である。また前述したように、駆動側カートリッジカバー部材２４、非駆動側カートリッジカバー部材２５は、ドラムユニット８に固定されている。すなわち、被ガイド部２４ｂ、２５ｂはドラムユニットに一体で設けられた把持部２８とも一体である。したがって、被ガイド部２４ｂ、２５ｂは把持部２８と一体で移動する。これに対して、被ガイド部が、把持部２８に対して揺動可能な現像ユニット９に一体とした構成においては、把持部２８を把持した際に、被ガイド部の位置が現像ユニット９とともに変化する場合がある。したがって、本構成としたことで、把持部２８を把持してカートリッジＰをトレイ１０に装着する際に、被ガイド部２４ｂ、２５ｂの、ガイド部１０ｂへの位置合わせが容易である。

以上の操作を複数のカートリッジＰに対して行い、全てのカートリッジＰが装着された状態で、トレイ１０を矢印Ｄ１方向に移動させることにより、全てのカートリッジＰは開口８０を通過して、画像形成装置本体２の内側に進入する。したがって、カートリッジＰは、長手方向に対して略直交するトレイ１０の移動方向（矢印Ｄ１またはＤ２方向）に沿って画像形成装置本体２の内側に進入する。

上記構成としたことで、複数のカートリッジＰを高密度に配置して、カートリッジＰの大容量化と画像形成装置１の小型化を両立し、かつユーザビリティの優れた画像形成装置１、およびカートリッジＰを提供することが可能である。なお本実施例においては、角度θ１は約１０°、角度θ２は約２０°としており、角度θ１＜相対角度θ２の関係となっている。しかしながら、角度θ１と相対角度θ２の大小関係は、本発明の効果を得るための制約とはならない。したがって、角度θ１＝相対角度θ２、または角度θ１＞相対角度θ２の関係となっていても良い。

ここで、前述のように、本実施例のカートリッジＰはトナー収容部４９の一部である突出収容部４９ａは隣接するカートリッジＰのドラムユニット８の上方に突出量Ｌｂだけ突出して配置している。特に図１に示すように、第１のカートリッジＰＫの突出収容部４９ａＫは、他のカートリッジＰＹ、ＰＭ、ＰＣの突出収容部２９ａＹ、２９ａＭ、２９ａＣよりも、上方（Ｙ１方向）およびトレイ１０の押し込み方向（Ｄ１方向）に突出している。すなわち、トレイ１０の引き出し方向（Ｄ２方向）から見た際に、突出量ＬｂＫ＞突出量ＬｂＭ、ＬｂＣとなっている。ここで、カートリッジＰの押し込み方向（矢印Ｄ１方向）における、感光体ドラム４の中心と突出収容部４９ａの引き出し方向（矢印Ｄ１またはＤ２方向）の距離を距離Ｌとする。すると、カートリッジＰＫの距離ＬＫは、他のカートリッジＰＹ、ＰＭ、ＰＣの距離ＬＹ、ＬＭ、ＬＣよりも大きい。即ち、トレイ１０の引き出し方向（Ｄ２方向）及び感光体ドラム４の軸線方向と直交する方向（Ｙ２方向）から見た際に重なり量ＬａＫ＞重なり量ＬａＭ、ＬａＣになっている。本実施例において、カートリッジＰＫはトレイ１０の引き出し方向（矢印Ｄ２方向）の最も下流側に配置した。カートリッジＰＫを、本実施例の位置を含む引き出し方向（矢印Ｄ２方向）の最も上流側（本実施例のカートリッジＰＹの位置）以外の位置に配置した場合、突出収容部４９ａＫは、カートリッジＰのドラムユニット８と隣接する。ここで、全てのカートリッジＰがトレイ１０に装着された状態で、全てのカートリッジＰを含んだトレイ１０の引き出し方向（矢印Ｄ１またはＤ２方向）の幅を距離ＬＸとする。本実施例において、突出量ＬａＫは、カートリッジＰをトレイ１０の上方から矢印Ｙ２方向に見た際に、把持部２８が露出する大きさに設定している。この範囲においては、カートリッジＰＫの距離ＬＫは距離ＬＸに対して、影響を及ぼさない。同様に、カートリッジＰＭの距離ＬＭ、カートリッジＰＣの距離ＬＣをＬＫと同じ大きさにした場合であっても、距離ＬＸに対して影響を及ぼさない。このため、本実施例に示す構成においては、カートリッジＰＭ、ＰＣ、ＰＫのすべてまたは一つ以上を大容量化しても、画像形成装置１のトレイ１０の引き出し方向のサイズには影響を及ぼすことはない。すなわち、前記の突出トナー収容部４９ａにトナーを充填することで、画像形成装置１を大型化することなく、複数のカートリッジＰのうち、特定のカートリッジＰＫ、ＰＣ、ＰＭを大容量化することが可能である。ここで、トレイ１０の引き出し方向（矢印Ｄ２方向）において、最も下流側に、黒色のトナーが収納されているプロセスカートリッジＰＫが取り外し可能に装着される。そして、黒色以外のプロセスカートリッジＰＹ、ＰＭ、ＰＣは、プロセスカートリッジＰＫよりもトレイ１０の引き出し方向（矢印Ｄ２方向）上流側に取り外し可能に装着される。これにより、黒色用のプロセスカートリッジＰＫの寿命を延ばして、交換頻度を減少させることも可能である。

本発明の第２実施形態に係るカートリッジ、画像形成装置の実施形態について、図９および図１０を用いて説明する。なお、本実施例のカートリッジは実施例１と同様とし、画像形成装置の支持部材の移動方向のみが異なる。したがって、同一機能および構成を有する部材には同一の符号を付け、詳細な説明は省略する。

図９はトレイ１１０が画像形成位置に位置する時、図１０はトレイ１１０が外側位置に位置する時の画像形成装置の断面図である。

図９に示すように、本実施例のトレイ１１０は、画像形成装置本体２が水平面上に設置された状態において、トレイ１１０の引き出し方向下流側（矢印Ｄ４方向）に向かって鉛直下方向に傾く方向に水平方向から角度θ３だけ傾いて設置されている。そして、トレイ１１０は水平方向から角度θ３だけ傾いた移動方向（矢印Ｄ３またはＤ４方向）に移動可能に構成している。したがって、本実施例において、カートリッジＰ（ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫ）も、水平方向からθ３だけ傾いたトレイ１１０の移動方向（矢印Ｄ３またはＤ４方向）と略平行方向に配置されている。一方、本実施例においても、複数のカートリッジＰは、トレイ１１０の移動方向（矢印Ｄ３またはＤ４方向）と垂直な方向（矢印Ｙ３またはＹ４方向）において、隣り合うカートリッジＰの一部が重なるように配置されている。また、隣り合うカートリッジＰを干渉することなくトレイ１１０に装着するために、カートリッジＰはトレイ１１０の移動方向（Ｄ３またはＤ４方向）と垂直な方向（Ｙ３またはＹ４方向）から、角度θ１だけ傾斜した装着方向（Ｅ方向）に沿って装着される。ここで、カートリッジＰの装着に際して、カートリッジＰの現像ユニット９と、矢印Ｄ４方向の上流側で隣り合うカートリッジＰのドラムユニット８の、矢印Ｙ３方向の重なり量Ｌａが変化するように移動する。これにより、トレイ１１０の移動方向（Ｄ３またはＤ４方向）と垂直な方向（Ｙ３またはＹ４方向）で、隣り合うカートリッジＰの一部が重なるように配置されたカートリッジＰであっても、干渉することなくトレイ１１０に装着することが可能である。なお、装着方向（Ｅ方向）と逆方向にカートリッジＰを移動させることにより、隣り合うカートリッジＰを干渉することなく、トレイ１１０から取り外すことが可能である。したがって、トレイ１１０の引き出し方向（矢印Ｄ４方向）上流側のカートリッジＰを取り出すために、引き出し方向（矢印Ｄ４方向）下流側のカートリッジＰを先に取り出す必要がない。すなわち、突出収容部４９ａにトナーを充填することで、高さを抑えて、大容量化を実現したカートリッジＰ、およびそれを複数用いた画像形成装置１であっても、複数のカートリッジＰの着脱の順序に制約が無い。したがって、カートリッジＰを交換する際のユーザビリティを良好にすることができる。

さらに本実施例においても、駆動側カートリッジカバー部材２４、非駆動側カートリッジカバー部材２５は、ドラムユニット８に固定されている。すなわち、被ガイド部２４ｂ、２５ｂはドラムユニットに一体で設けられた把持部２８とも一体である。したがって、被ガイド部２４ｂ、２５ｂは把持部２８と一体で移動するので、把持部２８を把持してカートリッジＰをトレイ１０に装着する際に、被ガイド部２４ｂ、２５ｂの、ガイド部１０ｂへの位置合わせが容易である。

また、カートリッジＰの装着方向（図中Ｅ方向）は、トレイ１１０の移動方向が水平である場合よりも、角度θ３だけ鉛直方向に近づいている。これにより、カートリッジＰをトレイ１１０に対して着脱する際に、重心Ｇを中心とする回転量が小さく、重力方向に沿ってより自然に着脱を行うことができる。ここで、ユーザが画像形成装置１の前ドア３方向に立ち、図１０の矢印Ｈ方向から画像形成装置を見て、カートリッジＰの着脱する場合を想定する。トレイ１１０の移動方向が水平から角度θ３だけ傾いていることで、ユーザから見たトレイ１１０の装着部１１０ａの投影面積が大きくなり、視認性が改善する。これによって、さらにカートリッジＰの着脱操作を容易にすることができる。

１ 画像形成装置
２ 画像形成装置本体
３ 前ドア
４ 電子写真感光体、感光体ドラム
５ 帯電ローラ
６ 現像ローラ
７ クリーニングブレード
８ ドラムユニット
９ 現像ユニット
１０ 支持部材（トレイ）
１０ａ 装着部
１０ｂ ガイド部
１１ 中間転写ベルトユニット
１２ 転写ベルト
２４ 一端側カートリッジカバー部材
２４ａ 支持穴部
２４ｂ 被ガイド部
２５ 他端側カートリッジカバー部材
２５ａ 支持穴部
２５ｂ 被ガイド部
２６ クリーニング容器
２７ 廃トナー収容部
２８ 把持部
２９ 現像容器
３１ 現像ブレード
３２ 現像カバー部材
４９ トナー収容部
ＬＢ レーザスキャナユニット
Ｇ プロセスカートリッジの重心
Ｐ プロセスカートリッジ

Claims (8)

1. 記録媒体に画像を形成する画像形成装置において、
   複数のカートリッジを支持して、前記画像形成装置の装置本体の内側に位置する内側位置と、前記装置本体の外側に位置する外側位置との間を移動可能な支持部材であって、前記内側位置から前記外側位置へ引き出す引き出し方向において、前記複数のカートリッジを並んで支持し、前記外側位置において前記複数のカートリッジを着脱可能な支持部材と、
   を有し、
   前記複数のカートリッジのうち、前記引き出し方向において前記支持部材の最も下流側に支持されたカートリッジを第一のカートリッジ、前記複数のカートリッジのうち、前記引き出し方向において前記第一のカートリッジの上流側に隣接して支持されたカートリッジを第二のカートリッジ、前記複数のカートリッジのうち、前記引き出し方向において前記第二のカートリッジの上流側に隣接して支持されたカートリッジを第三のカートリッジとし、
   前記支持部材が前記第一、第二、第三のカートリッジを支持した状態において、前記第一のカートリッジは、前記第二のカートリッジおよび第三のカートリッジよりも、前記引き出し方向および前記カートリッジの長手方向と直交する方向に関する幅が大きく、且つ、前記第一のカートリッジは、前記第二のカートリッジおよび第三のカートリッジよりも、前記直交する方向に関する前記支持部材からの突出量が大きく、
   前記支持部材が前記第一、第二、第三のカートリッジを支持している時、前記直交する方向から見ると、前記カートリッジを前記支持部材に装着する装着方向において前記第一のカートリッジの上流側の部分と前記第二のカートリッジの下流側の部分が重なり、前記第二のカートリッジの上流側の部分と前記第三のカートリッジの下流側の部分が重なり、前記第一のカートリッジと前記第二のカートリッジとの重なり量は、前記第二のカートリッジと前記第三のカートリッジとの重なり量よりも大きいことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第一のカートリッジにおいて、前記第二のカートリッジおよび第三のカートリッジよりも前記支持部材からの突出量が大きい部分は、現像剤を収容する収容部である請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記複数のカートリッジはそれぞれ、感光体ドラムを有する第一のユニットと、前記感光体ドラムに形成された潜像を現像剤を用いて現像する現像ローラと前記現像剤を収容する収容部とを有する第二のユニットと、を有し、前記直交する方向から見た際に前記第一のカートリッジの第二のユニットと前記第二のカートリッジの第一のユニットが重なり、前記第二のカートリッジの第二のユニットと前記第三のカートリッジの第一のユニットが重なる請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記第一のカートリッジは黒色の現像剤を有し、前記第二のカートリッジおよび第三のカートリッジは黒色以外の現像剤を有する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記支持部材は、前記複数のカートリッジのそれぞれが、隣接するカートリッジと干渉することなく着脱できる複数のガイド部を有する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記装着方向は、前記直交する方向に対して前記引き出し方向の上流側から下流側に向かって傾いている請求項１乃至５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
7. 前記引き出し方向は、水平方向に対して下方に向かって傾斜している請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記長手方向は、前記カートリッジが支持する感光体ドラム又は現像ローラの軸線方向である請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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